CN101781792A - 硅棒拉制用子晶夹头部件 - Google Patents

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Abstract

一种硅棒拉制用子晶夹头部件，子晶设有连接多棱锥台和提拉杆，连接多棱锥台的上台面大于下台面，提拉杆设置在下台面的下端面，在夹头设有多棱台孔，子晶的连接多棱锥台套装在夹头的多棱台孔中。子晶与夹头间通过多棱锥的轴、孔配合连接结构实现了扭力传递和轴向拉力承受，无需在子晶壁上磨制缺口，更不需要用固定销来连接，子晶上的提拉杆的截面积不会减小，从结构上消除子晶在拉制过程的断裂因素，既能解决子晶的断裂问题，又能实现子晶与子晶夹头的同步旋转。

Description

硅棒拉制用子晶夹头部件
技术领域：
本发明涉及单晶硅或多晶硅硅棒拉制炉，尤其涉及硅棒拉制炉中的子晶夹头部件。
背景技术：
单晶硅和多晶硅已广泛用于半导体和太阳能电池行业，直拉法制备硅棒是硅棒制造领域最常用的方法。在拉晶炉中，硅料经高温熔融后通过子晶夹头部件将硅棒旋转引出，子晶夹头部件中的夹头旋接在拉晶炉的旋转提拉轴上，子晶下端与高温熔融状的晶棒上端粘接在一起，目前常用的子晶是圆柱形的单晶硅，为了使圆柱形子晶能与夹头连接，须在子晶的壁体上磨制一个缺口，子晶放入夹头的固定孔后，通过一个固定销将子晶固定在夹头上，这样既能防止子晶向下移动，又能保持子晶与夹头的同步旋转，从而满足拉晶工艺要求。这种结构的子晶夹头部件在拉制硅棒过程中，子晶很容易在缺口处断裂。有厂家将子晶改为方柱型，将夹头的子晶固定孔改为方孔，方柱型子晶套装在夹头的方形子晶固定孔中，这样的连接结构只能实现子晶与子晶夹头的同步旋转，要实现子晶与夹头之间的轴向限定同样需要通过在子晶壁上磨制缺口，在子晶与夹头之间增设固定销来防止子晶向下移动，这种方柱型子晶夹头部件，在拉制过程中，子晶同样存在从缺口处断裂的缺陷。
发明内容：
为了克服现有硅棒拉制用子晶夹头部件因结构设计不合理而带来的上述不足，本发明提供了一种硅棒拉制用子晶夹头部件。采用这种子晶夹头部件，子晶无需开孔或开设槽口，抗拉强度不会降低，在硅棒拉制过程中子晶受力更加均匀，且不易断裂，能保证子晶与夹头的同步旋转。
本发明所采用的技术方案是：
本发明所述硅棒拉制用子晶夹头部件，它包括子晶1和夹头2，其特征是：子晶1包括截面形状为多边形的连接多棱台11和提拉杆12，连接多棱台11的上台面13大于下台面14，提拉杆12设置在下台面14的下端面，所述夹头2包括螺纹孔21、多棱台孔22和导向孔23，螺纹孔21、多棱台孔22与导向孔23三者为同轴孔系，连接多棱台11套装在多棱台孔22中，提拉杆12由导向孔23配合导向。
进一步，所述提拉杆12为圆柱体或圆锥体或多棱柱或多棱台。
进一步，所述连接多棱台11为四棱以上的正多棱台，连接多棱台11的锥角为90°～150°，多棱台孔22与连接多棱台11相对应。
进一步，所述连接多棱台11为正四棱台，其锥角为120°。
进一步，连接多棱台11的上台面13的最大尺寸小于夹头2的螺纹孔21的直径；
由于改进了硅棒拉制用子晶夹头部件中的子晶和夹头的结构，在子晶上设置了便于与夹头套装的连接多棱台，在夹头的螺纹孔底部开设了同轴的多棱台孔和导向孔，多棱台孔与子晶上连接多棱台相对应，提拉杆由导向孔导向，子晶与夹头之间通过多棱台的轴、孔配合连接结构来实现扭力传递和轴向拉力承受，使用这种硅棒拉制用子晶夹头部件，克服了现有子晶夹头部件存在的缺点，子晶直接套装在夹头上，无需在子晶壁上磨制缺口，更不需要用固定销来连接，这样就能使子晶上的整个提拉杆的截面积不减小，且导向长度长，从结构上消除子晶在拉制过程的断裂因素，使得子晶在硅棒拉制过程中受力更加均匀。采用这种结构的子晶夹头部件，在硅棒拉制过程中，既能从根本上消除子晶的断裂因素，又能实现子晶与夹头的同步旋转。
附图说明：
图1为子晶夹头部件的工作示意图；
图2、图3为子晶的一种示意图，其中，图2为图3的仰视图；
图4为夹头一种结构示意图；
图中：1-子晶；2-夹头；3-硅棒；4-旋转提拉轴；11-连接多棱台；12-提拉杆；13-上台面；14-下台面；21-螺纹孔；22-多棱台孔；23-导向孔。
具体实施方式：
下面以正四棱台子晶夹头部件为例，详细说明本发明的具体实施方式。
如附图1～图3所示，本发明所述硅棒拉制用子晶夹头部件，它由子晶1和夹头2组成，子晶1包括截面形状为正方形的连接四棱台和提拉杆12，连接四棱台的上台面13大于下台面14，提拉杆12设置在下台面14的下端面，所述夹头2包括螺纹孔21、多棱台孔22和导向孔23，螺纹孔21、多棱台孔22与导向孔23为同轴孔系，多棱台孔22的截面形状为四棱台，多棱台孔22的锥角为120°；所述连接多棱台11的形状和锥角与夹头2中的多棱台孔22相对应，即连接多棱台11也为四棱台，其锥角为120°，连接多棱台11套装在夹头2的多棱台孔22中，所述子晶1的提拉杆12为圆柱体或圆台或多棱柱或多棱台，在本例中，提拉杆12为圆柱体。
其使用方法为：将子晶1上的四棱台套装在夹头2的四棱台孔中，然后将夹头2通过其上的螺纹孔21旋接在拉晶炉的旋转提拉轴4上，由于子晶1上的四棱台的上台面13大于下台面14，将子晶1上的提拉杆12穿过夹头2的螺纹孔21和四棱台孔，并与导向孔23相配合，子晶1上的四棱台的四个锥面与夹头2上的四棱台孔相配合，当拉晶炉启动时，拉晶炉的旋转提拉轴4边旋转边上升，从而带动子晶夹头部件同步旋转上升，子晶1的提拉杆12下端面与熔融状态的硅棒3的上端粘结在一起，随着子晶1的不断旋转上升，硅棒3随之拉出，直至硅棒3全部被拉出。

Claims (5)

1.一种硅棒拉制用子晶夹头部件，它包括子晶(1)和夹头(2)，其特征是：子晶(1)包括截面形状为多边形的连接多棱台(11)和提拉杆(12)，连接多棱台(11)的上台面(13)大于下台面(14)，提拉杆(12)设置在下台面(14)上，所述夹头(2)包括螺纹孔(21)、多棱台孔(22)和导向孔(23)，螺纹孔(21)、多棱台孔(22)与导向孔(23)三者间为同轴孔系，连接多棱台(11)套装在多棱台孔(22)中，提拉杆(12)由导向孔(23)配合导向。
2.根据权利要求1所述硅棒拉制用子晶夹头部件，其特征是：提拉杆(12)为圆柱体或圆锥体或多棱柱或多棱台。
3.根据权利要求1所述硅棒拉制用子晶夹头部件，其特征是：所述连接多棱台(11)为四棱及四棱以上正多棱台，其锥角为90°～150°。
4.根据权利要求1所述硅棒拉制用子晶夹头部件，其特征是：所述连接多棱台(11)为正四棱台，其锥角为120°；
5.根据权利要求1所述硅棒拉制用子晶夹头部件，其特征是：连接多棱台(11)的上表面的最大尺寸小于夹头(2)的螺纹孔(21)直径。
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